全国计算机等级考试四级网络工程师教程.docx
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1、全国计算机等级考试一、网络规划与设计 网络需求调研与系统设计的基本原则: (1)从充分调查入手,充分理解用户业务活动和用户信息需求。 (2)在调查、分析的基础上,在充分考虑需求与约束(经费、工作基础与技术等方面)的前提之下,对网 络系统组建与信息系统开发的可行性进行充分地论证,避免盲目性。 (3)运用系统的观念,完成网络工程技术方案的规划和设计。 (4)根据工程时间要求,将网络系统组建的任务按照设计、论证、实施、验收、用户培训、维护的不同阶 段进行安排,大型网络系统的建设需要聘请专业的监理公司对项目执行的全过程进行监理。 (5)强调各阶段文档资料的完整性与规范性。 1、网络需求分析 1、网络总
2、体需求分析,根据应用软件的类型不同,可以分为 3 类: (1)MIS/OA/Web 类应用,数据交换频繁,数据流量不大 (2)FTP/CAD 类应用,数据交换不频繁,数据流量大 (3)多媒体数据流文件,数据交换频繁,数据流量大 2、结构化布线需求分析 通过对结点分布的实地考察,结合建筑物内部结构与建筑物之间的关系,连接的难易程度,确定中心机房、 楼内各层的设备间、楼间连接技术、以及施工的造价,确定中心机房及各网段设备间的位置和用户结点的 分布,确定结构化布线的需求、造价与方案。 3、网络可用性与可靠性分析 4、网络安全性需求分析 5、网络工程造价估算 2、网络规划设计 一、网络工程建设总体目标
3、与设计原则 网络工程建设必须首先明确用户的实际需求,统一规划,分期建设,选择适合的技术,确保网络工程建设 的选进性、可用性、可靠性、可扩展性与安全性。因此网络系统设计的原则是实用性、开放性、高可靠性、 安全性、先进性与可扩展性。 二、网络结构与拓扑构型设计方法 大型和中型网络系统必须采用分层的设计思想,这是解决网络系统规模、结构和技术的复杂性的最有效方 法。 其中,核心层网络用于连接服务器集群、各建筑物子网交换路由器,以及与城域网连接的出口;汇聚层网 络用于将分布在不同位置的子网连接到核心层网络,实现路由汇聚的功能;接入层网络将终端用户计算机 接入到网络之中。核心路由器之间、路由器与汇聚路由器
4、直接使用具有冗余链路的光纤连接。汇聚路由器 与接入路由器,接入路由器与用户计算机之间可以使用非屏蔽双绞线(UTP)连接。 三、核心层网络结构设计 核心层网络是整个网络系统的主干部分,应该是设计与建设的重点。主要技术标准是 GE/10GE,核心设备 是高性能交换路由器,连接路由器是具有冗余链路的光纤。 四、汇聚层网络与接入层网络结构设计 汇聚层网络用于将分布在不同位置的子网连接到核心层网络,实现路由汇聚的功能。 接入层网络用于将终端用户计算机接入到网络之中。 3、网络设备与选型 一、设备选型的基本原则 1、产品系列与厂商的选择 2、网络的可扩展性考虑 3、网络技术先进性考虑 二、路由器选型的依据
5、 1、路由器的分类 高端:背板交换能力40Gbps 中低端:背板交换能力40Gbps 高端:多个高速光端口,支持多协议标记交换(MPLS)协议 中端:支持 IP 协议的同时,支持 IPX、Vines 等多种协议,支持防火墙、QoS、安全与 VPN 策略 低端:支持局域网、ADSL、接入与 PPP 接入方式与协议 2、路由器的关键技术指标 (1)吞吐量,是指路由器的包转发能力。 (2)背板能力,是路由器输入端与输出端之间的物理通道。传统的路由器采用的是共享背板的结构,高性 能路由器一般采用交换式结构,背板能力决定吞吐量。 (3)丢包率,是指在稳定的持续负荷情况下,由于包转发能力的限制而造成包丢失
6、的概率。 (4)延时与延时抖动,是指数据包的第一个比特进入路由器,到该帧的最后一个比特离开路由器所经历的 时间,该时间间隔标志着路由器转发包的处理时间。 (5)突发处理能力,是以最小帧间隔发送数据包而不引起丢失的最大发送速率来衡量的。 (6)路由表容量,路由器的一个重要任务就是建立和维护一个与当前网络链路状态与结点状态相适应的路 由表。路由表容量指标标志着该路由器可以存储的最多的路由表项的数量。 (7)服务质量,主要表现在列队管理机制、端口硬件队列管理和支持 QoS 协议上。 (8)网管能力,表现在网络管理员可以通过网络管理程序和通用的网络管理协议 SNMPv2 等,对网络资 源进行集中的管理
7、与操作。 (9)可靠性与可用性,表现在:设备的冗余、热拔插组件、无故障工作时间、内部时钟精度等方面。 三、交换机分类与主要技术指标 1、交换机的分类 (1)从所支持的技术类型分类,可以分为 10Mbps Ethernet 交换机、Fast Ethernet 交换机与 1Gbps 的 GE 交 换机。 (2)从内部结构分类,可以分为固定端口交换机与模块交换机。 (3)从应用规模分类,可以分为:企业级交换机、部门级交换机与工作组级交换机。 2、交换机主要的技术指标 (1)背板带宽,是交换机输入端与输出端之间的物理通道。 (2)全双工端口带宽,其计算方法:端口数*端口速率*2。背板带宽应该大于此值。
8、 (3)帧转发速率,是指交换机每秒钟能够转发的帧的最大数量。 (4)机箱式交换机的扩张能力,可以选取不同类型的控制模块来达到支持不同类型的协议与不同端口带宽 的目的。(GE 模块,FE 模块,FDDI 模块,ATM 模块,Token Ring 模块等) (5)支持 VLAN 能力,是用户需要关注的重要指标之一,大部分交换机支持 802.1Q 协议,有的则支持 Cisco 专用的组管理协议 CGMP。VLAN 的划分可以是基于端口的,也可以是基于 MAC 地址或 IP 地址的。 2、交换机配置选择 (1)机架插槽数,是指模块式交换机所能够安插的最大的模块数 (2)扩展槽数,是指固定端口式交换机所
9、带的扩展槽最多可以安插的模块数。 (3)最大可堆叠数,是指一个堆叠单元中可以堆叠的最大的交换机数量。 (4)端口密度与端口类型,密度是指一台交换机所能够支持的最小/最大的端口数,类型是指全双工端口/ 单工端口。 (5)最小/最大 GE 端口数,是指一台交换机所能够支持的最小/最大的 1000Mbps 速率的端口数量。 (6)支持的网络协议类型,固定配置的交换机只有一种协议(Ethernet 协议),机架式交换机与带有扩展槽 的交换机一般支持多种协议(如:GE/FE/FDDI/ATM 等) (7)缓冲区大小,是来协调不同端口之间的速率匹配。 (8)MAC 地址表大小,用来存储连接在不同端口上的主
10、机或设备的 MAC 地址。 (9)可管理性,主要的网络管理协议与软件包括:IBM NetView/HP OPENVIEW/SNMP (10)设备冗余,对于管理卡、交换结构、接口单元、电源需要考虑冗余。 4、网络综合布线方案设计 1、综合布线系统的定义 综合布线系统引入我国,由于各国产品类型不同,综合布线系统的定义是有差异的。我国原邮电部于 1997 年 9 月发布的 YDT 926.1-1997 通信行业标准大楼通信综合布线系统第一部分:总规范中,对综合布 线系统的定义为:“通信电缆、光缆、各种软电缆及有关连接硬件构成的通用布线系统,它能支持多种应用 系统。即使用户尚未确定具体的应用系统,也可
11、进行布线系统的设计和安装。综合布线系统中不包括应用 的各种设备。” 目前所说的建筑物与建筑群综合布线系统,简称综合布线系统。它是指一幢建筑物内(或综合性建筑物) 或建筑群体中的信息传输媒质系统。它将相同或相似的缆线(如对绞线、同轴电缆或光缆)、连接硬件组合 在一套标准的且通用的、按一定秩序和内部关系而集成为整体,因此,目前它是以 CA 为主的综合布线系 统。今后随着科学技术的发展,会逐步提高和完善,形成能真正充分满足智能化建筑所需的要求。 2综合布线系统的特点 综合布线系统是目前国内外推广使用的比较先进的综合布线方式,具有以下特点: (1)综合性、兼容性好 传统的专业布线方式需要使用不同的电缆
12、、电线、接续设备和其它器材,技术性能差别极大,难以互相通 用,彼此不能兼容。综合布线系统具有综合所有系统和互相兼容的特点,采用光缆或高质量的布线部件和 连接硬件,能满足不同生产厂家终端设备传输信号的需要。 (2)灵活性、适应性强 采用传统的专业布线系统时,如需改变终端设备的位置和数量,必须敷设新的缆线和安装新的设备,且在 施工中有可能发生传送信号中断或质量下降,增加工程投资和施工时间,因此,传统的专业布线系统的灵 活性和适应性差。在综合布线系统中任何信息点都能连接不同类型的终端设备,当设备数量和位置发生变 化时,只需采用简单的插接工序,实用方便,其灵活性和适应性都强、且节省工程投资。 (3)便
13、于今后扩建和维护管理 综合布线系统的网络结构一般采用星型结构,各条线路自成独立系统,在改建或扩建时互相不会影响。综 合布线系统的所有布线部件采用积木式的标准件和模块化设计。因此,部件容易更换,便于排除障碍,且 采用集中管理方式,有利于分析、检查、测试和维修,节约维护费用和提高工作效率。 (4)技术经济合理 综合布线系统各个部分都采用高质量材料和标准化部件,并按照标准施工和严格检测,保证系统技术性能 优良可靠,满足目前和今后通信需要,且在维护管理中减少维修工作,节省管理费用。采用综合布线系统 虽然初次投资较多,但从总体上看是符合技术先进、经济合理的要求的。 5、接入技术方案设计 接入服务的定义,
14、按照我国管理部门的界定,Internet 接入服务是指利用接入服务器和相应的软硬件资源建 立业务结点、并利用公用电信基础设施讲业务结点与 Internet 骨干网相连接,以便为各类用户提供接入 Internet 的服务。 1、数字用户线 xDSL 接入技术,又叫数字用户环路,是指从用户到本地电话交换中心的一对铜双绞线,本 地电话交换中心又叫做中心局。xDSL 是美国贝尔通信研究所于 1989 年为推动 VOD 业务而开发出的基于 用户电话铜双绞线的高速传输技术。(ADSL 非对称数字用户线,HDSL 高比特率数字用户线,RADSL 速 率自适应数字用户线,VDSL 甚高比特率数字用户线) 2、
15、光纤同轴电缆混合网 HFC 的基本概念 (1)光纤同轴电缆混合网 HFC 的基本结构 从用户接入的角度来看,光纤到同轴电缆混合网(HFC)是经过双向改造的有线电视网络,是用户通过有 线电视宽带接入 Internet 的一种重要方式。 (2)电缆调制解调器 Cable Modem 的分类 Cable Modem 是一种专门为利用有线电视网进行数据传输而设计的。在发送端,它将数据进行调制,然后 利用有线电视网同轴电缆允许的频率发送出去,在接收端,把调制后的信号进行解调,还原出数据。 (3)光纤接入技术 PON 无源光网络 ATM 宽带无源光网络 为了灵活地提供宽带多媒体业务,以 ATM 为基础的宽
16、带无源光网络 APON 可能是更加适合的方式,这种 方式是在 PON 的网络上,实现基于信元的 ATM 传输,它允许接入网中的多个用户共享整个宽带。由于系 统把 ATM 和 PON 技术结合在一起,故称之为 APON(ATM+PON) (4)宽带无线接入技术 1)无线接入技术的分类和应用 主要技术有:802.11 标准的无线局域网(WLAN)接入、802.16 标准的无线城域网(WMAN)接入、以及 正在发展的 Ad hoc 接入技术。 2)802.16 标准与无线城域网 WMAN IEEE802.16 标准体系的主要目标是制定工作在 266MHz 频段的无线接入系统的物理层与介质访问控制 M
17、AC 层规范。 3)802.11 标准与无线局域网 WLAN 4)无线网络网 WMN 技术 6、IP 地址规划与路由设计 特别注意:将 IP 地址的第一个部分网络号的十进制取值范围归纳如下: A 类 1126(0 和 127 不能用) 255.0.0.0 B 类 128191 255.255.0.0. C 类 192223 255.255.255.0 D 类 224239(书上没有) E 类 240(书上没有) 一、 IP 地址规划的基本步骤 (1)判断用户对网络与主机数的需求 (2)计算满足用户需求的基本网络地址结构 (3)计算地址掩码 (4)计算网络地址 (5)计算网络广播地址 (6)计算
18、网络的主机地址 二、地址规划的基本方法 步骤一:判断网络与主机数量的需求 (1)网络中最多可能使用的子网数量 Nnet; (2)网络中最大网段已有的和可能扩展的主机数量 Nhost。 步骤二:计算满足用户需求的基本网络地址结构 (1)选择 subnet ID 字段的长度值 X,要求 Nnet=2 的 X 次方 例如:子网数为 10,10=2 的 4 平方,所以 subnet ID4 (2)选择 host ID 字段的长度值 Y,要求 Nhost=2 的 Y 次方 假设:子网主机数为 12,12=2 的 4 平方,所以 host ID4 注意:host ID 字段值为全 0 表示的是该网络的 n
19、et ID;host ID 字段值为全 1 表示的是该网络的广播地址。 (3)根据 X+Y 的值可以确定需要申请哪一类 IP 地址 长度为 8,选择 C 类地址,长度大于 8bit 则需要申请 2 个 C 类地址或 B 类地址了。 步骤三、计算地址掩码 没有划分子网的 C 类地址掩码为 255.255.255.0 划分子网之后的地址掩码是将一个标准 32 位 IP 地址中高于 host ID(Y 位以上)的高位置 1 即可,根据上 面的就可以做成 . 换算成十进制就是 255.255.255.240.如果这个 C 类地 址为 192.168.1.0 可以简单表示为 192.168.1.0/28
20、 步骤四、计算网络地址 由于地址设计时选择 host ID 长度 Y4,那么每一个子网中最多有 14 个主机,也就是说相邻子网的主机地 址增量值为 16。 一般不用 192.168.1.0 192.168.1.240 这两个地址号 步骤五、计算网络广播地址 不分子网的话就是 192.168.1.255 分子网就是下一个子网地址小 1 的地址,一般是本子网的最后一位。 如 192.168.1.1631,那么广播地址为 192.168.1.31 步骤六、计算网络的主机地址 剔除网络地址和广播地址之外的网络地址都是主机可以使用的地址。 如 192.168.1.1631,那么主机地址为:192.168
21、.1.1730 路由设计基础 一、分组转发的基本概念 分组转发是指在互联网络中路由器转发 IP 分组的物理传输过程与数据报转发机制。 二、路由选择的基本概念 1、路由选择算法的主要参数 跳数,是以一个分组从源结点到达目的结点经过的路由器的个数。 带宽,指链路的传输速率。 延时,是指一个分组从源结点到达目的结点所花费的时间。 负载,是指单位时间内通过路由器或线路的通信量。 开销,是指传输过程中的耗费,耗费通常与所使用的链路带宽相关。 2、评价路由选择的依据 (1)算法必须是正确、稳定和公平的 (2)算法应该尽量简单 (3)算法必须能够适应网络拓扑和通信量的变化 (4)算法应该是最佳的 3、路由选
22、择算法的分类 (1)静态路由表 (2)动态路由表 4、IP 路由选择与路由汇聚的基本概念 最流行的方法是将记录无类域间路由 CIDR 的路由表改造成一种层次型的数据结构,采用二叉树的特殊结 构的树,或者以压缩的办法来达到快速查找的目的。 自治系统与 internet 的路由选择协议 1、Internet 采用分层的路由选择协议,并且将整个 Internet 划分为许多较小的自治系统。 自治系统内部的路由选择称为域内路由选择; 自治系统之间的路由选择称为域间路由选择。 2、Internet 路由选择协议分为两大类: 内部网关协议(IGP) 内部网关协议是在一个自治系统内部使用的路由选择协议,这与
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